夏朝时期，太昊（伏羲氏）后裔有仍氏（亦称有任氏，任、仍古时同音）就在这里建立了仍国。周朝时期，仍国被封为任国。春秋战国时代任国先后隶属于鲁、宋、齐国。秦统一中国后，废任国而改为任城县。这是“任城”称号的最早由来。南北朝北魏神龟元年（518年），任城县始建治于今市区驻地，同时在此设立了任城郡。五代后周广顺二年（952年），设济州于巨野，任城县隶属济州。金天德二年（1150年），巨野发生大洪水，遂把济州州治迁至任城。
元至元八年（1271年），升济州为府，因“济水南汇泗，北汇汶，州居其中”，地势高而水患不至，取吉祥安宁之义，更府名为“济宁”。任城县也由此改称济宁县。8年后升府为路，任城属之。明洪武十八年（1385）仍降为济宁州。清朝为济宁州、济宁直隶州，隶属兖州府。1913年，废州府制设济宁县，隶岱南道，次年改属济宁道。1928年撤销道的建制，济宁县直属山东省。1933年隶属山东省第一区行政督察专员公署。日伪统治时期属兖济道。根据对敌斗争的需要，我党地方组织在这里建立过济宁县、济北县，在周边建立过兖济县、蜀山特别行政区等县级建制。
1946年1月析济宁县城区及近部置济宁市（县级）。1949年9月，济宁县并入嘉祥县。1951年2月济北县改称济宁县。后经区划多次调整，到1958年，基本恢复了济宁县的原有区划。1958年11月并入济宁市，1965年5月恢复济宁县。1983年9月组建地专级济宁市时，县级济宁市改设为济宁市市中区，济宁县改设为济宁市郊区。1993年12月，郊区更名为任城区。
2013年10月18日，《国务院关于同意山东省调整济宁市部分行政区划的批复》（国函[2013]115号）同意撤销济宁市市中区、任城区，设立新的济宁市任城区，以原市中区、任城区的行政区域为新设任城区的行政区域。新设任城区人民政府驻阜桥街道太白中路4号。【11月20日《山东省人民政府关于调整济宁市部分行政区划的通知》（鲁政字[2013]226号）】
1994年1月28日，任城区撤销许庄乡、南张乡、柳行乡，设立许庄镇、南张镇和柳行镇。1994年3月3日，市中区撤销仙营乡、观音阁乡、土城乡、南辛庄乡，设立仙营镇、观音阁镇、金城镇、南苑镇。1995年7月24日，任城区撤销石桥乡，设立石桥镇。
1996年，市中区面积39平方千米，人口约32万人，辖4个街道、4个镇：阜桥街道、古槐街道、济阳街道、越河街道、仙营镇、观音阁镇、南苑镇、金城镇，区政府驻阜桥街道；任城区面积881.1平方千米，人口约60.7万人，辖10个镇、2个乡：长沟镇、二十里铺镇、南张镇、李营镇、安居镇、许庄镇、柳行镇、唐口镇、接庄镇、石桥镇、喻屯乡、东邵乡，区政府驻市中区阜桥街道。
2000年第五次人口普查，市中区总人口400978人，其中：阜桥街道66811人，古槐街道55600人，越河街道19587人，济阳街道25284人，仙营镇83280人，金城镇59779人，观音阁镇50367人，南苑镇28078人，开发区光河办事处12192人。任城区总人口649544人，其中：廿里铺镇45542人，李营镇81663人，接庄镇51888人，石桥镇45502人，唐口镇85113人，安居镇67939人，长沟镇56328人，南张镇54870人，许庄镇35441人，柳行镇33930人，喻屯乡42646人，东邵乡31624人，济东新村17058人。
2000年12月1日，山东省政府（鲁政函民字[2000]63号）批准同意：撤销仙营镇，以原仙营镇的行政区域设立仙营街道办事处，办事处机关驻原仙营镇人民政府驻地；撤销金城镇，以原金城镇的行政区域设立金城街道办事处，办事处机关驻原金城镇人民政府驻地；撤销观音阁镇，以原观音阁镇的行政区域设立观音阁街道办事处，办事处机关驻原观音阁镇人民政府驻地；撤销南苑镇，以原南苑镇的行政区域设立南苑街道办事处，办事处机关驻原南苑镇人民政府驻地。山东省政府（鲁政函民字[2000]64号）批准同意：撤销东邵乡、喻屯乡，合并设立喻屯镇，镇人民政府驻原喻屯乡人民政府驻地；撤销许庄镇，以原许庄镇的行政区域设立许庄街道办事处，办事处机关驻原许庄镇人民政府驻地；撤销柳行镇，以原柳行镇的行政区域设立柳行街道办事处，办事处机关驻原柳行镇人民政府驻地。调整后，市中区辖8个街道：阜桥街道、古槐街道、济阳街道、越河街道、仙营街道、观音阁街道、南苑街道、金城街道。任城区辖3个街道、9个镇：许庄街道、三贾街道、柳行街道、李营镇、廿里铺镇、长沟镇、南张镇、安居镇、唐口镇、喻屯镇、石桥镇、接庄镇。
市中区辖古槐、济阳、阜桥、越河、金城、南苑、观音阁、仙营8个街道，共88个居委会、20个村委会，20个自然村，总面积39平方千米，总人口420317人。任城区辖柳行、许庄、三贾3个街道和李营、二十里铺、南张、长沟、安居、唐口、石桥、接庄、喻屯9个镇（其中柳行街道实际由济宁高新区管理），共2个居委会、533个村委会，642个自然村，总面积881平方千米，总人口641825人。（根据“济宁地名网”资料整理。估计为2004年统计数据）
2008年，济宁市政府《关于调整任城区行政区划的通知》（济政字[2008]92号）批准，撤销南张镇、李营镇，设立南张街道、李营街道。2009年3月9日，经省政府批准（鲁政字[2009]34号），济宁市任城区市中区调整部分行政区划：将济宁市任城区喻屯镇、唐口镇划归市中区管辖。
2010年，市中区撤销安居镇、唐口镇，设立安居街道、唐口街道；任城区撤销接庄镇、廿里铺镇，设立接庄街道、廿里铺街道。调整后，市中区辖8个街道、1个镇：古槐街道、济阳街道、阜桥街道、越河街道、观音阁街道、南苑街道、安居街道、唐口街道、喻屯镇。
2013年末，根据国务院《批复》和省政府《通知》精神，济宁市调整部分行政区划：合并市中区、任城区，设立新的任城区；扩大济宁高新区、太白湖新区管理范围，将任城区接庄街道划归济宁高新区管理，将任城区石桥镇划归太白湖新区管理。通过这次区划调整，新的任城区管辖面积624平方千米、人口86.7万人，济宁高新区管理面积255平方千米、人口28.2万人，太白湖新区管理面积119.7平方千米、人口11万人。
